本发明涉及地球科学研究，尤其涉及一种人水沙生系统仿真模拟方法。
背景技术：
1、江河流域往往是人类聚居和社会经济较为发达的地区，优良的水资源配置、优美的水环境质量、优质的水生态功能是人类社会赖以发展的基础。由于多年来气候变化和人类活动的影响，江河的水沙自然过程发生了巨大的改变，水库的修建、农业灌溉取水、工业用水、生活用水等造成水资源短缺、水环境恶化的趋势。人们生产生活向江河湿地争地，造成湿地面积减少，使得人(human)、水(water)、沙(sediment)、生(态)(ecosystem)关系不协调。
2、目前，对人水沙生(hwse)关系的研究较少，大多基于定性的分析，作为整体的系统研究较为缺乏，也缺乏有效的模拟技术和方法。人水沙生关系较为复杂，涉及到人为工程、水沙输移、生态环境的耦联关系，是十分复杂的系统。在我国黄河下游滩区，人水沙生关系是滩区经济社会、生态文明可持续良性发展的关键，探明人水沙生关系是制定社会经济和自然生态高质量协同发展方法的基础。为此，需要研发这一种对人水沙生系统进行仿真模拟的方法，为人水沙生关系变化研究提供技术支撑。
技术实现思路
1、发明目的：提出一种人水沙生系统仿真模拟方法，旨在解决现有技术方法不能系统地、科学地、定量地研究人水沙生系统耦联关系的不足，适用于江河流域人类社会系统、水沙系统和生态系统关系的发展模拟。
2、一种人水沙生系统仿真模拟方法，步骤如下：
3、s1、基于选定的人水沙生系统，将其划分为若干子系统；
4、s2、对划分出的若干子系统进行内部解析，辨识出符合预定条件的指标；
5、s3、解析各指标间的耦联关系；
6、s4、基于各指标间的耦联关系，构建人水沙生仿真系统结构；
7、s5、利用所述人水沙生仿真系统结构计算各指标的变化，根据各指标的变化结果返回步骤s2调整辨识指标；
8、s6、设定未来情境下输入端指标变化后的数据，将数据导入至所述人水沙生仿真系统结构，分析预测人水沙生系统指标随时间的变化过程和发展态势。
9、在进一步的实施例中，所述子系统包括社会经济系统a1、河流水沙系统a2、生态环境系统a3。
10、在进一步的实施例中，对划分出的若干子系统进行内部解析，辨识出符合预定条件的指标，具体过程如下：
11、将所述社会经济系统a1划分出如下维度：
12、a1＝{人口规模b1，经济发展b2，水资源利用b3}；
13、其中，b1＝{常住人口数c1，人口自然增长率c2}；b2＝{人均地区生产总值c3，工业生产总值c4，农业生产总值c5，农业产值占比c6，可耕地面积c7}；b3＝{用水总量c8，万元工业增加值用水量c9}
14、将所述河流水沙系统a2划分出如下维度：
15、a2＝{河流地貌b4，水文情势b5，泥沙情势b6}；
16、其中，b4＝{河段宽深比c10，河段主流摆幅变化c11}；b5＝{径流量c12，主河槽过洪能力c13}；b6＝{来沙量c14，总淤积量c15，来水来沙协调度c16}；
17、将所述生态环境系统a3划分出如下维度：
18、a3＝{水环境b7，水生态b8，服务功能b9}；
19、其中，b7＝{水质达标率c17，重要断面生态基流保证率c18}；b8＝{湿地面积c19，生境质量指数c20，生物多样性指数c21}；b9＝{生态产品价值c22，水源涵养价值c23}。
20、在进一步的实施例中，解析各指标间的耦联关系的过程包括：
21、进行各指标数据的单调判别，基于单调判别后的结果分析两指标间是否有耦联关系，分为无耦联关系和有耦联关系；
22、确定有耦联关系的两指标间的逻辑反馈关系，分为正反馈和负反馈。
23、在进一步的实施例中，各指标数据的单调指示值的计算表达式如下：
24、
25、式中，ci为第i个指标，y0为仿真模拟计算的初始年，对应的指标初始数据值为d0；y50为仿真模拟计算时段的中间年，对应的指标数据值为d50；y100为仿真模拟计算时段的最后一年，对应的指标数据值为d100；
26、各指标数据的单调判别表达式f(ci)：
27、
28、基于单调判别后的结果分析两指标间是否有耦联关系，表达式如下：
29、
30、式中，ci为第i个指标；cj为第j个指标；为第j个指标数据的单调指示值；
31、有耦联关系的两指标间的逻辑反馈关系判别式logic(ci·cj)如下：
32、
33、式中，各符号含义同上。
34、在进一步的实施例中，步骤s3中解析各指标间的耦联关系，表达式如下：
35、河流水沙系统与生态环境系统：
36、logic(c11·c19)＜0，logic(c10_1·c19)＞0
37、河流水沙系统与社会经济系统：
38、logic(c10_1·c7)＞0，logic(c10_1·c1_1)＞0
39、社会经济系统与生态环境系统：
40、logic(c1_1·c19)＜0，logic(c7·c19)＜0
41、logic(c1·c1_1)＞0，logic(c1·c1_2)＞0
42、logic(c4·c4_1)＞0，logic(c1_2·c4_2)＞0，logic(c4_1·c4_2)＞0
43、logic(c4_2·c17)＜0
44、通过上述解析，建立社会经济系统a1、河流水沙系统a2、生态环境系统a3间关键指标的耦联关系简图。
45、在进一步的实施例中，步骤s4进一步包括：
46、基于各指标间的耦联关系，构建人水沙生仿真系统结构和各指标间的定量关系，提出各指标的关系方程；
47、各指标的关系方程包括河流水沙系统指标关系方程、社会经济系统指标关系方程、生态环境系统指标关系方程、子系统间关键指标关系方程。
48、在进一步的实施例中，步骤s5进一步包括：
49、通过收集或计算获得河流水沙系统、社会经济系统、生态环境系统中随时间变化的指标数据；指标数据作为输入端，输入端为单个指标或多个指标，由此输入端分为单个输入端或多个输入端，输入端数据输入后，通过线性、非线性关系方程，计算与指标关联的其他指标变化及各子系统内指标相应变化，开始仿真模拟计算，分析各指标随时间的变化过程；
50、若子系统内因数据缺失或错误无法继续计算下去，则进入步骤s2，重新调整各子系统内的维度和指标组成；调整后有序进入步骤s3至步骤s5。
51、在进一步的实施例中，步骤s6进一步包括：
52、设定未来情境下输入端指标变化后的数据，将数据导入至所述人水沙生仿真系统结构，分别提取河流水沙系统、社会经济系统、生态环境系统中的指标数据，分析预测人水沙生系统指标随时间的变化过程和发展态势；
53、未来情境下输入端指标变化后的数据，为根据往年数据对时间的线性或非线性拟合结果，将未来n年的指标数据输入后，根据各子系统间关键指标关系主要方程、子系统内指标关系方程进行计算，获得未来n年的人水沙生系统指标c1～c23的变化结果数据；
54、获得未来情境下的指标变化数据后，分析未来各指标随时间的变化趋势、与历史数据进行对比，预测各指标是否呈增加趋势、减小趋势或者不变趋势，同时分析指标变幅大小。
55、此外，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有可执行指令，所述可执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如上述实施例所公开的人水沙生系统仿真模拟方法的操作。
56、相对于现有技术，本技术具有明显的技术优点：本技术解决了现有技术方法不能系统地、科学地、定量地研究人水沙生系统耦联关系的不足，可为江河流域系统分析与发展预测提供系统性研究技术方法，具有操作指导性强、异类系统可耦合计算等特点，适用于江河流域人类社会发展、水沙输移和生态系统关系的仿真模拟。
1.一种人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，所述子系统包括社会经济系统a1、河流水沙系统a2、生态环境系统a3。
3.根据权利要求2所述的人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，所述对划分出的若干子系统进行内部解析，辨识出符合预定条件的指标，包括：
4.根据权利要求3所述的人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，所述解析各指标间的耦联关系，包括：
5.根据权利要求4所述的人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，各指标数据的单调指示值的计算表达式如下：
6.根据权利要求5所述的人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，步骤s3中解析各指标间的耦联关系，表达式如下：
7.根据权利要求5所述的人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，步骤s4进一步包括：
8.根据权利要求1所述的人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，步骤s5进一步包括：
9.根据权利要求7所述的人水沙生系统仿真模拟方法，其特征在于，步骤s6进一步包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有可执行指令，所述可执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如权利要求1至9中任一项所述的人水沙生系统仿真模拟方法的操作。
